Клеєний брус

Реферат: Клеєний брус складається із зовнішнього і внутрішнього шарів, зовнішній з яких виготовлений з масиву деревини, внутрішній - є основою бруса і виготовлений із конструкційного матеріалу ЛВЛ (LVL), а для з'єднання суміжних брусів з одного боку бруса виконаний шип, а з протилежного - впадина, розташовані з можливістю входження шипу одного бруса у паз суміжного. На основі бруса з боку його вільної вертикальної поверхні виконано щонайменше одну горизонтальну проточку по всій довжині бруса, призначену для зменшення його лінійної деформації, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса. UA 83415 U (54) КЛЕЄНИЙ БРУС UA 83415 U UA 83415 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва, а точніше до конструкції клеєного бруса, який може бути використаний як зовнішній стіновий обшивальний брус при зведенні будинків, у тому числі сейсмостійких будинків термосного типу. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі за кількістю суттєвих ознак є клеєний брус, що складається із зовнішнього і внутрішнього шарів, зовнішній з яких виготовлений з масиву деревини, внутрішній - є основою бруса і виготовлений із конструкційного матеріалу ЛВЛ (LVL), а для з'єднання суміжних брусів з одного боку бруса виконаний шип, а з протилежного впадина, розташовані з можливістю входження шипу одного бруса у паз суміжного [Деклараційний патент України на винахід № 66793, МПК (2011.01) B27L 1/00; опубліковано: 12, Бюл. № 1, 2012]. Матеріали зовнішнього та внутрішнього шарів мають різні значення коефіцієнта теплового лінійного розширення. Температури ж всередині житлового приміщення та ззовні, як правило відрізняються, особливо у зимовий період. Зважаючи на сказане, на першому році експлуатації будинку, побудованого з використанням бруса описаної конструкції, через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса у ньому виникають механічні напруження, переважно кручення, які спричиняють до утворення у деяких місцях шпарин з боку зовнішнього шару. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого клеєного бруса, який би був більш міцним і був би стійким до утворення дефектів за рахунок створення умов для зменшення лінійної деформації зовнішнього шару бруса, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса. Поставлена задача вирішується тим, що клеєний брус, складається із зовнішнього і внутрішнього шарів, зовнішній з яких виготовлений з масиву деревини, внутрішній - є основою бруса і виготовлений із конструкційного матеріалу ЛВЛ (LVL), а для з'єднання суміжних брусів з одного боку бруса виконаний шип, а з протилежного - впадина, розташовані з можливістю входження шипу одного бруса у паз суміжного, а, відповідно до корисної моделі, на основі бруса з боку його вільної вертикальної поверхні виконано, щонайменше одну горизонтальну проточку по всій довжині бруса, призначену для зменшення його лінійної деформації, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса. Пропонований брус є монолітною конструкцією, склеєною з, по суті, різних матеріалів зовнішнього шару з деревини цінних порід і внутрішнього шару - основи бруса - з матеріалу ЛВЛ (LVL). Автором експериментально встановлено, що для зменшення лінійної деформації зовнішнього шару бруса, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса та інших кліматичних факторів, можна зменшити товщину основи, що є неприйнятним через зменшення міцності бруса, а можна зробити одну чи кілька профрезерованих з боку вільної поверхні основи горизонтальних проточок по всій довжині бруса, які практично не впливають на міцність бруса, але суттєво зменшують рівень механічних напружень у брусі і у його зовнішньому шарі. Автором для дослідження було виготовлено серію зразків, які повторювали переріз пропонованого бруса і використовувані матеріали, але складали одну десяту площі його перерізу. Один зразок - контрольний - відтворював переріз прототипу, а кожний наступний зразок мав на основі бруса з боку його вільної вертикальної поверхні горизонтальну проточку по всій довжині бруса, глибину і ширину якої для кожного зразка встановлювали окремо. Кожний зразок піддавали кліматичним дослідженням з одночасним іспитом на згин. Для досліджень застосовували установку ПНП-10, забезпечену пристосуванням для дослідження згаданих зразків [Установки для исследования механических свойств материалов и элементов конструкций. Каталог-справочник. Авторы-составители Волощенко А.П., Алексюк М.М. - К.: Наукова Думка, 82. - С. 6]. В результаті досліджень було виявлено суттєве зменшення механічних напружень у брусі з проточкою порівняно з контрольним навіть при горизонтальній проточці глибиною 1 мм і шириною 2 мм. Збільшення ж глибини і ширини проточки ще на 1-2 мм дозволило, практично вирівняти значення напружень при різниці температур зовнішнього шару і вільної поверхні основи у 50 °C при експлуатаційних значеннях навантажень на брус, але не вплинуло на його міцність. ЛВЛ (чи LVL) (від англ. LVL-Laminated Veneer Lumber) - конструкційний матеріал (відомий також як брус з клеєного шпону), виготовлений по технології склеювання кількох шарів лущеного шпону хвойних порід (сосни, ялини) товщиною близько 3 міліметрів, при цьому волокна деревини суміжних шарів розміщують параллельно, що відрізняє матеріал ЛВЛ від фанери. Завдяки своїй однорідній структурі брус LVL має високу міцність при горизонтальному навантаженні [інформація з сайту http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 %9B%D0 %92 %D0 %9B%D0 % 91 % D1 %80 %D1 %83 %D1 %81]. 1 UA 83415 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Застосування матеріалу ЛВЛ (LVL) дозволило створити клеєний брус оптимальних габаритів, який може витримувати значні навантаження й запобігає утворенню таких дефектів, як вигин, усадка і тріщини й на етапі зведення стін з використанням таких брусів, так і їх наступної тривалої експлуатації а, як наслідок, забезпечує зведення сейсмостійких будинків термосного типу. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється за допомогою схематичного креслення, на якому показано конструкцію клеєного бруса у перерізі. Пропонований клеєний брус містить зовнішній шар 1, виготовлений з масиву деревини та внутрішній шар 2 - основу бруса, виготовлену з конструкційного матеріалу ЛВЛ (LVL). На двох протилежних гранях бруса верхній та нижній - виконані, відповідно, шип 3 та паз 4 однакової форми, призначені для з'єднання суміжних брусів з можливістю його використання у якості зовнішнього стінового клеєного бруса. Зовнішня поверхня зовнішнього шару 1 утворює фрагмент бічних граней прямої призми, розташованих з можливістю інтенсивного стікання з них дощової води і їх швидкого висихання за рахунок збільшення зовнішньої поверхні шару 1 для випаровування дощової води. На основі 2 бруса з боку його вільної вертикальної поверхні виконано горизонтальну проточку 5 по всій довжині бруса, призначену для зменшення його лінійної деформації, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса. Кількість горизонтальних проточок 5 обмежена лише умовою збереження міцності бруса при експлуатаційних навантаженнях. Габаритні розміри пропонованого клеєного бруса визначають вимогами до міцності конструкції, враховуючи, зокрема, кількість поверхів будинку та особливості місцевості і її широту. Попередньо зовнішній шар 1 піддають термічній обробці при високій температурі для зменшення вологості і створення щільнішої структури деревини. Потім шар 1 піддають імпрегнуванню - просочуванню його захисними речовинами. На підготовлені суміжні площини шарів 1 та 2 наносять клейовий склад на основі поліуретанових клеїв (виробник - Dow Chemical, /US/), стискують шари і, дотримуючись технологічних вимог для склеювання певної деревини шару 1 й матеріалу ЛВЛ (LVL) шару 2 клейовим складом визначеної марки, створюють монолітну конструкцію клеєного бруса. Отримані клеєні бруси використовують для зовнішньої обшивки будинку з метою захисту несучих конструкцій стін від опадів та пилу і формування привабливого вигляду фасаду будинку. При цьому бруси з'єднують, вставляючи шип 3 одного бруса до пазу 4 в другому суміжному з ним брусі. Завдяки виконанню горизонтальної проточки 5 по всій довжині бруса вдалося суттєво зменшити його лінійну деформацію, яка виникає, як правило протягом першого року після зведення будови, через різницю температур вільних поверхонь шарів 1 та 2 бруса і його міцність є суттєво вищою за міцність бруса - прототипу, оскільки рівень механічних напружень в ньому є меншим і в ньому не утворюються такі, характерні для деревини дефекти, як вигин, усадка і шпарини (тріщини), що дозволяє застосовувати його для зведення і сейсмостійких будинків термосного типу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Клеєний брус, що складається із зовнішнього і внутрішнього шарів, зовнішній з яких виготовлений з масиву деревини, внутрішній - є основою бруса і виготовлений із конструкційного матеріалу ЛВЛ (LVL), а для з'єднання суміжних брусів з одного боку бруса виконаний шип, а з протилежного - впадина, розташовані з можливістю входження шипу одного бруса у паз суміжного, який відрізняється тим, що на основі бруса з боку його вільної вертикальної поверхні виконано щонайменше одну горизонтальну проточку по всій довжині бруса, призначену для зменшення його лінійної деформації, яка виникає через різницю температур вільних поверхонь шарів бруса. 2 UA 83415 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3